Diagnostyka predykcyjna napędów

Czym jest diagnostyka napędów?

Diagnostyka napędów to zespół działań i narzędzi umożliwiających ocenę stanu technicznego silników i przekładni w układach napędowych. Może ona mieć charakter okresowy (manualny), ciągły (monitoring w czasie rzeczywistym) lub predykcyjny (oparty na analizie danych i sztucznej inteligencji). Celem jest wykrycie usterek na wczesnym etapie, zanim doprowadzą do kosztownych awarii, a także optymalizacja pracy urządzeń – m.in. poprzez redukcję strat energetycznych wynikających z niewłaściwego działania. Napędy odpowiadają za pobór około 70% energii elektrycznej w przemyśle. Dzięki odpowiedniej diagnostyce można nie tylko redukować to zużycie, ale również z wyprzedzeniem planować działania konserwacyjne i tym samym uniknąć kosztownych przestojów spowodowanych usterkami.

Jak można diagnozować problemy w zakładzie przemysłowym?

• Diagnostyka okresowa

To jeden z najczęściej stosowanych typów diagnostyki, oparty na cyklicznych przeglądach manualnych. Technicy okresowo sprawdzają parametry takie jak temperatura, poziom wibracji czy stan łożysk. Choć niskokosztowa, metoda ta ma istotne ograniczenia – nie wykrywa anomalii pojawiających się między inspekcjami, przez co ma charakter reaktywny. Działania naprawcze podejmowane są dopiero po wystąpieniu problemu, co może skutkować przestojem w procesie produkcyjnym. To z kolei generuje ogromne koszty, szczególnie w większych zakładach, gdzie każdy dzień wyłączonej produkcji prowadzi do wielomilionowych strat.

• Diagnostyka w czasie rzeczywistym

Monitoring online z wykorzystaniem czujników (np. drgań, temperatury czy napięcia i prądu) pozwala na bieżące śledzenie stanu napędów. Detekcja niewspółosiowości, przeciążeń, zbyt wysokich temperatur czy nieprawidłowości w zasilaniu możliwa jest bez konieczności przerywania pracy urządzeń. Dzięki temu zakład może planować konserwacje prewencyjne i znacząco ograniczyć liczbę przestojów. W praktyce przekłada się to również na bardziej stabilne zużycie energii i mniejsze ryzyko pracy napędu w warunkach podwyższonego oporu, które generują straty energetyczne.

• Diagnostyka predykcyjna

Najbardziej zaawansowane systemy wykorzystują sztuczną inteligencję i Big Data, by nie tylko monitorować bieżący stan napędów, ale też przewidywać, kiedy i w jaki sposób może dojść do awarii. Analizie podlegają dane wibracyjne, elektryczne i termiczne, zbierane przez czujniki i przetwarzane przez algorytmy uczące się. Dzięki temu zakład otrzymuje ostrzeżenia z wyprzedzeniem – może odpowiednio wcześniej zaplanować serwis, uniknąć nieplanowanego przestoju i zoptymalizować zużycie energii.

Inteligentne systemy dla przemysłu energochłonnego

Na rynku można znaleźć różne rozwiązania służące do diagnostyki napędów elektrycznych. To narzędzia zaprojektowane z myślą o zakładach przemysłowych, w których pracujemy, dzięki czemu przy pomocy specjalistycznego analizatora możemy monitorować stan pracy i sprawności maszyn.

Urządzenia takie pozwalają na realizację diagnostyki online i predykcyjnej, zapewniając:

• monitorowanie mocy chwilowej – analiza obciążenia napędu w czasie rzeczywistym,
• analizę prądów i napięć – wykrywanie przepięć, asymetrii fazowej i niestabilności zasilania,
• analizę spektrum wibracyjnego – wczesne rozpoznawanie uszkodzeń mechanicznych, niewyważenia i zużycia łożysk,
• pomiar temperatury – kontrola cieplna newralgicznych komponentów jak uzwojenia i łożyska.

Co istotne, zaawansowane systemy potrafią nie tylko identyfikować nieprawidłowości, ale również uczyć się na podstawie danych historycznych, przewidując potencjalne punkty awarii w przyszłości. Dzięki temu przedsiębiorstwo może lepiej zarządzać cyklem życia urządzeń i dostosować działania utrzymania ruchu do rzeczywistego stanu technicznego maszyn.

Korzyści energetyczne z diagnostyki napędów

Nowoczesna diagnostyka napędów przynosi wymierne efekty nie tylko w zakresie niezawodności, ale i efektywności energetycznej:

• redukcja strat energii – poprzez eliminację pracy napędów w warunkach nadmiernych oporów, wibracji czy przeciążeń,
• optymalizacja pracy urządzeń – lepsze dopasowanie mocy silnika do obciążenia, co pozwala uniknąć przewymiarowania i niepotrzebnego zużycia prądu,
• wydłużenie żywotności komponentów – unikanie przegrzewania i nadmiernego zużycia prowadzi do mniejszego zapotrzebowania na energię i części zamienne,
• lepsze planowanie konserwacji – unikanie niepotrzebnych interwencji i strat energetycznych wynikających z nieefektywnego harmonogramu przeglądów.

Skutki braku odpowiedniej diagnostyki

Brak lub niedopasowanie systemu diagnostycznego może prowadzić do poważnych konsekwencji, zarówno finansowych, jak i energetycznych:

• nieplanowane przestoje – nagła awaria silnika to często nie tylko kosztowna naprawa, ale i wielogodzinny przestój linii produkcyjnej,
• zwiększone zużycie energii – niewykryte wcześniej problemy, takie jak niewspółosiowość czy przeciążenia, powodują wzrost zapotrzebowania na energię,
• wyższe koszty utrzymania ruchu – konserwacje oparte na intuicji lub czasie, a nie na danych, prowadzą do nadmiernych interwencji serwisowych,
• skrócenie żywotności sprzętu – ignorowanie drobnych usterek przyspiesza zużycie i konieczność wymiany komponentów,
• zagrożenia dla bezpieczeństwa – w niektórych branżach awaria napędu może prowadzić do awarii całego systemu technologicznego i sytuacji niebezpiecznych dla ludzi i środowiska.

,,Choć wdrożenie systemów do diagnostyki napędów elektrycznych wiąże się ze stosunkowo wysokimi kosztami początkowymi, to w uzasadnionych przypadkach rozwiązania te są bardziej opłacalne. Eliminacja przestojów, mniejsze zużycie energii i rzadsze naprawy przekładają się na realne oszczędności. W praktyce inwestycja w nowoczesną diagnostykę może zwrócić się już w ciągu 1–2 lat, a w zakładach energochłonnych i wrażliwym procesie produkcyjnym nawet szybciej.” - mówi Przemysław Kurylas, Dyrektor Operacyjny w DB Energy.

Podsumowanie

Diagnostyka napędów to skuteczny sposób na poprawę efektywności energetycznej zakładów przemysłowych. Inwestycja w rozwiązania oparte na danych jest ważnym elementem strategii rozwoju i modernizacji wielu zakładów produkcyjnych. Różne rozwiązania, dostosowane do konkretnych potrzeb, umożliwiają przejście od reaktywnego do predykcyjnego utrzymania ruchu, co nie tylko zwiększa bezpieczeństwo i wydłuża żywotność urządzeń, ale też wspiera realizację celów energetycznych i środowiskowych.